[发明专利]用于二氧化碳的吸附剂、其制备方法和二氧化碳捕获模块

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年2月2日和2013年1月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0010987和10-2013-0004586的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

公开了用于二氧化碳的吸附剂、其制备方法和包括其的二氧化碳捕获模块(组件，module)。

背景技术

随着日益增加地使用化石燃料，更多的二氧化碳(已知其对地球的全球变暖具有严重的影响)被排放到空气中。因此，已对从化石燃料燃烧时产生的废气、煤气化时产生的合成气和天然气重整时产生的燃料气体中除去二氧化碳进行了研究。

将二氧化碳从废气中除去可以湿化学吸收法、干化学吸收法、吸附法、膜分离法等进行。但是，为了从废气中捕获相对大量的二氧化碳，需要具有相对高的吸附性能的吸附剂。

通常，吸附剂可分为低温(0°C-室温)吸附剂，如MOF(金属有机骨架)/ZIF(沸石-咪唑酯骨架)、沸石、碳等；中温(约150-约400°C)吸附剂，如水滑石等；和高温(大于或等于约500°C)吸附剂。这些吸附剂具有工艺复杂和额外成本的问题，因为燃烧后排放的废气应当冷却或加热。因此，需要开发在约150-约400°C范围的温度下(在所述温度下从废气中吸附二氧化碳)具有相对高的吸附性能的吸附剂。

发明内容

各种实施方式涉及用于二氧化碳的吸附剂，其具有相对高的吸附性能和热稳定性且在相对高的温度下工作。

各种实施方式涉及制造所述用于二氧化碳的吸附剂的方法，和包括其的二氧化碳捕获模块。

用于二氧化碳的吸附剂可包括包含二价第一金属(M¹)、三价第二金属(M²)和具有范围约2.0-约4.0的电负性的元素(A)的复合金属氧化物。所述复合金属氧化物可具有无定形结构。

所述复合金属氧化物可用下列化学式1表示。

[化学式1]

[M¹_1-xM²_xA_y]O_a

在化学式1中，M¹是二价第一金属，M²是三价第二金属，A是具有约2.0-约4.0的电负性的元素，x在0.2-0.4的范围，y在0.3-3的范围，且a是使氧与M¹、M²和A电荷平衡所需的数。

所述二价第一金属M¹可选自碱土金属、过渡金属和它们的组合，且特别地，选自镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、镍(Ni)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、锌(Zn)、铍(Be)和它们的组合。所述三价第二金属(M²)可选自属于IUPAC周期表中第13族的元素、过渡金属、镧系元素和它们的组合，且特别地，选自铝(Al)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镧(La)、铈(Ce)、镓(Ga)、铟(In)、钒(V)和它们的组合。

在复合金属氧化物中第一金属M¹与第二金属M²的摩尔比(M¹/M²)可在约1.5/1-约4/1的范围内。

所述具有约2.0-约4.0的电负性的元素(A)可选自磷(P)、硼(B)、氟(F)、硫(S)、氯(Cl)和它们的组合。所述元素(A)可特别地具有范围约2.2-4.0、且更特别地约3.0-约4.0的电负性。

所述用于二氧化碳的吸附剂还可包括在所述复合金属氧化物的表面上的碱金属或碱金属氧化物的至少一种。